계명대 김익현 교수 연구팀, 英 옥스퍼드 대학교와 국제공동연구 성과

[대구=이데일리 홍석천 기자] 계명대 기계공학과 김익현 교수 연구팀이 영국 옥스퍼드 대학교 공학부 토비아스 헤르만 교수와 국제공동연구를 통해 극한환경에서의 루테늄 산화물 나노입자 구조 안정성과 기능 유지 특성을 규명했다.

연구성과는 국제저명학술지 Ceramics International(JCR 상위 7.4%, Q1)에 ‘Evaluating the Dynamic Integrity of Ruthenium Oxide Nanoparticles using Shock Tube: An Integrated Experimental and DFT Study’라는 제목으로 발표됐다.

이번 논문은 연구는 고온·고압·충격 등 극한유동환경에서 센서 및 전자소자로 활용되는 RuO₂의 반복 충격파 노출 이후 회복 안정성에 초점을 맞췄다.

왼쪽부터 수렌다 연구원, Tobias Hermann 교수, 김익현 교수.(사진=계명대 제공)

산화루테늄(RuO₂)은 높은 전기전도성과 우수한 열적 안정성을 지닌 기능성 세라믹 소재다. 극초음속·항공우주 분야에서는 순간적으로 큰 압력 변동이 발생하는 충격파 환경에서 소재가 구조적·기능적 특성을 유지하는지가 핵심 성능 지표로 꼽힌다. 연구팀은 그동안 데이터가 제한적이었던 ‘반복 충격파 노출 후 회복 안정성’을 정밀 분석해 구조, 형상, 분자결합, 표면화학, 촉매 성능을 통합적으로 검증했다.

김익현 교수는 “반복적인 충격파 하중에서도 RuO₂ 나노입자의 결정 구조와 화학적 산화상태, 광촉매 기능이 유의미하게 저하되지 않음을 실험과 밀도범함수 이론 분석을 통해 확인했다”며 “이번 연구는 극초음속·항공우주 분야에서 요구되는 촉매·센서용 기능성 나노소재의 선별과 내구성 평가 체계를 고도화하는 데 중요한 기술적 근거가 될 것”이라고 밝혔다.

이번 연구는 계명대학교 충격파및기체역학 실험실 수렌다(Surendhar) 박사 연구원이 제1저자로, 김익현 교수가 연구책임자로 참여했다. 토비아스 헤르만 교수는 공동저자로 함께했다. 연구는 한국연구재단 글로벌매칭형(영국)사업, 우수신진연구 사업과 영국왕립학회(The Royal Society)의 지원을 받아 수행됐다.